OBJETO DE LA INVENCIÓN

Es objeto de la presente invención un sistema de posicionamiento de cámaras y luces para la inspección de mangueras empleadas en el repostaje aéreo, así como el procedimiento de inspección de las mismas.

Caracterizan a la presente invención, los especiales elementos estructurales de los que está compuesto, que facultando la inspección in situ de las mangueras empleadas en el repostaje aéreo y permitiendo tener en cuenta la inclinación de salida de las mangueras, los movimientos transversales tanto verticales como horizontales, así como de cabeceo y de guiñada y el propio avance longitudinal de la manguera cuando es recogida o extendida. Permitiendo el paso de la misma incluso cuando existen abultamientos o protuberancias que aumentan su diámetro.

El mundo del repostaje en vuelo con manguera es un sector aeronáutico que pretende paliar los problemas derivados de la poca autonomía de algunas aeronaves, que requieren de un aporte adicional de combustible para poder completar sus misiones aéreas.

Las mangueras empleadas en el repostaje aéreo son relativamente blandas y deben ser inspeccionadas periódicamente, para evitar que un daño en las mismas de lugar a un accidente importante. Sorprendentemente, en nuestros días, la inspección se realiza de forma manual. En esa inspección, debido al peso y rigidez de la manguera, se necesita un conjunto elevado de operarios para extraerla del Pod (o dispositivo que la alberga) y para revisar, visualmente, cada parte de su superficie, en busca de alguna rotura o daño que pueda ser peligroso. Ese trabajo manual se realiza en tierra y paradójicamente, se suelen producir más daños en su inspección que durante su uso normal.

El objeto de esta invención es un sistema que permite mover y colocar unas cámaras y unas luces dentro del Pod, para que realicen, de forma automática, la adquisición de las imágenes de la superficie de la manguera, con el fin de que a partir de las mismas, se pueda hacer una inspección que llamaremos “remota”. Más adelante, ésta podría automatizarse completamente, liberando a los operarios de la manipulación manual y directa de la misma y de la responsabilidad de la detección de los daños que se producen, por su fragilidad. Los dos objetivos principales para una inspección adecuada de la superficie de la manguera son los siguientes:

1.- Obtener una imagen de toda la superficie de la manguera de forma que no se pueda escapar ninguna fisura en ninguna parte de la misma, de principio a fin y a lo largo de los 360 grados de su perímetro transversal.

2.- Obtener una calidad de la imagen suficiente, que sin lugar a dudas, ponga de manifiesto claramente, cualquier daño que pueda existir sobre la superficie de la manguera.

Como se ha comentado, esos dos objetivos se consiguen hoy día, manualmente, mediante un numeroso grupo de operarios que extraen, en tierra, la manguera del Pod, la arrastran en parte por el suelo y la inspeccionan visualmente en toda su longitud y perímetro en un proceso tedioso y costoso, no libre de fallos.

Para conseguir los dos objetivos anteriores de forma automática, que es el objeto último de esta invención, vamos a emplear unas cámaras para adquirir imágenes de toda la manguera, bien al principio de la operación de repostaje o bien al final de la misma, con preferencia de esta última. De forma muy general, el procedimiento consiste en extender inicialmente toda la manguera cuando el avión está en el aire, para a continuación, comenzar la operación de adquisición de imágenes mientras procedemos a la recogida. Por lo tanto, la presente invención se circunscribe dentro del ámbito de los medios y procedimientos para la inspección de la manguera de repostaje en vuelo, en la modalidad de cesta y manguera, también denominada en anglosajón “Hose & Drogue”, con el fin de determinar si en la misma se han producido daños suficientes que desaconsejen su empleo para las siguientes maniobras de suministro.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La mayoría de los elementos básicos que se van a emplear para obtener la superficie de una manguera como son cámaras y luces, son los mismos que se han empleado en muchas aplicaciones para otras patentes. Eso incluye una unidad de control con cierta electrónica. Sin embargo, aquí la novedad radica en el hecho de proceder a seguir el propio movimiento de la manguera en las distintas variedades que se presentan en esta aplicación y a aprovechar esa estructura de seguimiento para poder colocar unas cámaras que siempre van a poder ver la manguera desde los mismos ángulos y unas luces que siempre van a iluminarla de la misma forma. Esa constancia en la iluminación junto con la forma de hacerlo, permiten la creación de un efecto especial que pone de manifiesto las irregularidades en la superficie de la manguera, que es precisamente uno de los objetivos de esta patente. Así pues, es la disposición de los elementos que forman el sistema y la manera de ¡luminar la manguera, todos juntos, para obtener las imágenes que constituyen “la foto”, lo que va a conferir a esta invención, unos rasgos especiales, que permiten obtener los objetivos marcados, a pesar de las características tan adversas que se presentan en la práctica y que han sido la causa de que la inspección manual siga vigente hasta nuestros días.

En casos distintos, los problemas han sido resueltos mediante las patentes siguientes:

US 2011268313 A1 (WINTER SVEN et al.) 03/11/2011 US 2012294506 A1 (VERREET ROLAND) 22/11/2012, WO 2016146703 A1 (UNIV LEUVEN KATH et al.) 22/09/2016,

US 2011175997 A1 (CYBEROPTICS CORPORATION) 23/01/2009, citado

Como se puede comprobar, en el estado de la técnica se conocen dispositivos de inspección de la superficie de elementos alargados que comprenden uno o varios elementos. Estos, constituyen un anillo o elemento de geometría similar asimilable a un toroide, en cuyo espacio interior se aloja el elemento a inspeccionar y que mantiene una posición relativa fija con relación al resto de elementos. En el anillo o toroide hay montados: Un conjunto de uno o vahos sensores de imagen de cuadro o de línea, dispuestos a lo largo del anillo, mirando radialmente hacia su centro. Y un conjunto de puntos de luz cuya función es la iluminación normal o estructurada del elemento a inspeccionar, por lo que están orientados hacia el espacio interior en el que se alojaría dicho elemento a inspeccionar. Eso, debido a la naturaleza del movimiento de la manguera dentro del Pod, es imposible de realizar en nuestro caso como en esas patentes se describe.

En el caso que nos ocupa, con mangueras de suministro de combustible o similares, dotadas de los diferentes y múltiples movimientos que se indican, para obtener cada uno de los dos objetivos principales marcados (en el apartado OBJETO DE LA INVENCIÓN) confluyen una serie de inconvenientes, que lo hacen muy distinto de otros problemas anteriores.

En primer lugar consideremos el objetivo 1. Para conseguir una imagen global de toda la superficie de la manguera que nos permita una posterior revisión, debemos obtener fotos parciales de su perímetro para cada parte de su longitud. Eso no es ninguna novedad. Pero en nuestro caso, la manguera se mueve muy rápidamente en un eje que forma un cierto ángulo con su eje transversal. Además, la manguera se mueve a lo largo de sus ejes transversales, hacia arriba y abajo y desde la izquierda hacia la derecha. También, la manguera presenta inclinaciones cambiantes debidas al ángulo variable que adopta con los ejes contenidos en el plano transversal de su trayectoria. Se trata de movimientos de cabeceo y de guiñada. En definitiva, lo suficiente, con todos esos grados de libertad, como para no poder emplear ninguna de las soluciones que se han señalado en otras patentes anteriormente. Tenemos que crear una invención que siga a la manguera en todos sus movimientos cuando la misma pasa (movimiento L, figura 4) a lo largo de nuestro sistema, movimientos tanto transversales (V y H, figura 4), como de cabeceo y de guiñada (P y R, figura 4), y que también compense la inclinación (a, figura 4) fija inicial de la misma. Esos movimientos se deben a distintos factores de la recogida o extensión a o desde el carrete, y aerodinámicos de la cesta a la cual está unida la manguera.

En segundo lugar vemos que en la práctica existen problemas serios para obtener el objetivo 2. Por un lado, está de nuevo el hecho de que la manguera se mueva rápidamente a lo largo de un eje que forma un cierto ángulo con su eje longitudinal. Por otro, están otros dos factores como son que la superficie de la manguera es muy lisa y que, debido al roce de la misma con los elementos circundantes, su superficie se pule aún más, llegando a alcanzar brillos y reflejos indeseados, sobre todo cuando se ilumina intensamente desde relativamente cerca. También está la suciedad que va cogiendo la manguera por su uso normal. Todo eso nos da como resultado que las imágenes obtenidas son muy “planas” y sucias, lo que impide desvelar la posible existencia de pequeñas fisuras o daños. Si además la manguera, como es el caso real, está pintada de colores que van del negro hasta el blanco pasando por un rojo pálido, los efectos negativos anteriores se intensifican ya que si iluminamos intensamente, el color blanco se “quema”, impidiendo ver dentro del mismo y si por el contrario, para evitar esto iluminamos poco, entonces las zonas negras de la manguera salen demasiado oscuras. Y eso impide poder determinar, en las mismas, la existencia de ese daño a localizar sobre dicha superficie de la manguera.

Todo lo relatado nos genera una situación complicada de tratar, para obtener, con muy buena calidad, los dos objetivos marcados. Y nos lleva a buscar y crear una solución, que no ha sido recogida en ninguna patente anterior, y que debe solucionar problemas diversos que, como se ha indicado, son la causa de que hasta la fecha no se haya encontrado una forma adecuada que permita solucionar el problema de la inspección manual. Esa inspección actual, es costosa, delicada y da lugar a roturas de la propia manguera en el mismo proceso de inspección, además de numerosos falsos negativos por error humano.

En el estado de la técnica no se conocen sistemas que permitan realizar la inspección de mangueras empleadas en el repostaje aéreo, donde dicha inspección tiene lugar durante el proceso de recogida o despliegue de la misma.

El proceso de inspección de mangueras de repostaje presenta complicaciones técnicas muy importantes para realizar una inspección on-line ya que las mangueras durante el proceso de recogida o despliegue se mueven como se ha indicado anteriormente.

Se conocen diferentes divulgaciones que buscan inspeccionar la superficie exterior de elementos cilindricos a modo de cables o similares.

Por ejemplo, en la patente EP0373796 se muestra la inspección de cables por medio de cámaras, pero que sin embargo no tiene la dificultad del movimiento del cable a inspeccionar.

En la patente US20180057021 se divulga una estructura que discurre a lo largo de un cable y que tiene provisto una serie de ruedas que se adaptan a él, con objeto de que la estructura siga el discurrir del mismo, pero en ella no se presenta el problema de la transmisión de los movimientos horizontales y verticales así como de cabeceo y guiñada a la estructura de soporte de las cámaras. Además el diámetro no cambia drásticamente a lo largo de todo el cable.

En general en la inspección de elementos alargados, en caso de estar sometidos a vaivenes o movimientos lo que se realiza es fijar el elemento alargado para evitar oscilaciones del mismo en el tramo el que están colocadas las cámaras. Por lo tanto, es objeto de la presente invención superar el estado de la técnica existente para inspección de elementos alargados, particularmente en lo que se refiere a mangueras de repostaje aéreo para que puedan ser inspeccionadas durante el proceso de recogida o de despliegue evitando así tener que hace una inspección manual en tierra con los costes y complicaciones que supone, desarrollando un sistema que tenga en cuenta al menos los movimientos verticales y horizontales de la manguera y de forma más completa la inclinación inicial de la misma y todavía de manera más perfeccionada los movimiento de cabeceo y guiñada además de los posibles abultamiento que pudiera tener la manguera, desarrollando un sistema como el que a continuación se describe y queda recogido en su esencialidad en la reivindicación primera.

DEFINICIONES

Para un mejor entendimiento de los términos empleados en la descripción de esta invención, definimos aquí algunos términos de interés y uso a lo largo de este documento:

Bus de datos: conjunto de conexiones metálicas, ópticas o de cualquier otra naturaleza que permiten la transferencia de información entre una y otra parte del sistema o bien entre el sistema y otro exterior.

Claroscuro: Es un efecto creado en una imagen obtenida por una cámara, que es consecuencia de la coexistencia, en la misma, de zonas con mucha luz y zonas oscuras. La cámara es un dispositivo que suele constar de un ajuste de ganancia, cuyo valor obtiene a partir de un cálculo simple de la media de luz en una zona de la imagen, generalmente un rectángulo en el centro de la misma. Si en el centro de la imagen hay mucha luz, la ganancia baja, y si en otras zonas hay oscuridad, esa baja ganancia impide que se vean con claridad. Si por el contrario en el centro de la imagen hay oscuridad, la ganancia sube, y si en otras zonas hay mucha luz, esa alta ganancia quema esas zonas, al saturar el valor de luz como consecuencia de multiplicarlo por esa alta ganancia. Eje de una cámara: Es la recta imaginaria ortogonal al sensor de imagen de la misma en su punto central.

Eje de un foco de luz: es la recta ortogonal a la superficie de salida de luz que emite el foco en su punto central.

Eje de la manguera: Es la línea imaginaria que recorre el eje del cilindro que la representa.

La “foto” de la manguera: Es una imagen global de toda la superficie cilindrica que constituye su envolvente y cuyo desarrollo, colocado sobre un plano, es un rectángulo. Según esto, la “foto” será un rectángulo que tendrá un ancho o una base igual a la longitud de la manguera y una altura igual a la longitud de la circunferencia que constituye su perímetro transversal. f.p.s.: Siglas en anglosajón de “Frames Per Second” que corresponde al número de cuadros o imágenes que una cámara toma por cada segundo.

MCU: Acrónimo de “Micro-Controller Unit”, es una unidad de proceso que puede ser programada para recibir un conjunto de entradas y en función de ese programa y dependiendo de los diversos estados en los que se puede encontrar, actuar sobre una serie de salidas. Se trata de un componente fundamental en una unidad de control, que puede sin embargo ser sustituido en función de los requerimientos de cálculo o proceso, por un micro procesador (MPU, CPU) , una FPGA (Field-Programable Gate Array), una GPU (Graphics Processing Unit), y otros con capacidad de procesamiento suficiente.

Movimiento de cabeceo (P, fig. 4): Es el producido en la manguera cuando su eje longitudinal se inclina dentro del plano vertical que lo contiene.

Movimiento de guiñada (R, fig 4): Es el producido en la manguera cuando su eje longitudinal se mueve dentro del plano horizontal que lo contiene. Quemar una zona de una imagen: Los valores de luz que llegan a través de la lente a cada uno de los píxeles, o sensores individuales en los que se descompone un sensor de imagen, son multiplicados por un valor fijo para todos, que se denomina ganancia. Si esa ganancia es muy elevada y el número de fotones que llegan a un pixel dado también es elevado, al multiplicarse ambos dan como resultado un valor por encima del máximo que ese pixel puede alcanzar. El sensor limita ese valor al valor máximo o valor de saturación, lo que equivale a un pixel completamente blanco y que proporciona poca información sobre el contenido de la imagen. Para que una imagen no esté quemada, la ganancia multiplicada por el valor de su pixel de máxima luz debe estar por debajo del valor de saturación. Las imágenes quemadas presentan zonas completamente blancas que no permiten determinar, qué es lo que hay en las mismas.

Pod: Dentro del ámbito del repostaje en vuelo, es la cápsula o carcasa en la que se aloja la manguera, a extender y recoger, para poder realizar la operación de reabastecimiento. El Pod suele localizarse bajo las alas de los aviones tanqueros que suelen tener uno debajo de cada una de ellas, para permitir dos repostajes simultáneos.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El objetivo de esta invención es un dispositivo que consigue obtener imágenes de toda la superficie de la manguera con una calidad suficiente para permitir la inspección remota de la misma después y a partir, de la adquisición de estas imágenes. Para lograrlo, esta memoria, describe un sistema, que cambia la posición de las cámaras y las luces, interactivamente, de manera que adoptan una posición relativa respecto a la manguera que es constante, a medida que ésta se mueve o inclina. También se refiere esta patente, a un método para ¡luminar y obtener imágenes empleando la estructura anterior, de forma que las imágenes obtenidas de la manguera a lo largo de su recogida (o extensión) pongan de manifiesto los detalles de su superficie, de tal forma que permitan asegurar, sin lugar a dudas, la inexistencia de daños en dicha superficie. Debido : 1 A la inclinación inicial del eje de la manguera respecto al eje del Pod, 2.- Al movimiento transversal de la manguera en sus dos ejes, 3.- A los movimientos de giro en cualquiera de los ejes contenidos en un plano transversal a la manguera, que le permiten adoptar una gran variedad de posiciones, 4.- Al movimiento longitudinal de la manguera al enrollarse o desenrollarse del carrete, y con el fin de obtener un conjunto de imágenes homogéneas de su superficie, interesa que las cámaras y los elementos de iluminación que nos van a permitir obtener la “foto” (de la superficie de la manguera), estén en una posición fija relativa a la posición de la misma en cada instante. Eso lo consigue el sistema objeto de esta invención gracias a una serie de elementos móviles que hacen que para cada posición o movimiento de la manguera, la estructura que soporta las cámaras y las luces, se coloque o se mueva de forma pareja, para colocarlas transversalmente a dicha manguera, en una posición relativa constante.

Junto con lo anterior, esta invención, aporta un procedimiento de iluminación y obtención de las imágenes, basado en la ventaja que el sistema proporciona.

El sistema permite que, una manguera de repostaje pueda ser analizada por un operario, a partir de una “foto” de la superficie de la misma.

El sistema genera la “foto”, que será el producto resultante de su funcionamiento, con una calidad suficiente para asegurar que, de su inspección, pueda afirmarse con un muy alto grado de fiabilidad, la inexistencia de daño sobre cualquier punto de su superficie. Obviamente, esa inspección de la “foto” será ya realizada por un único operario, con capacidad para ir hacia adelante o hacia atrás en su visualización, e incluso realizar un zoom en las zonas de duda. Gracias a la calidad obtenida, este proceso también se puede automatizar para la detección de fallos mediante un “software inteligente”, simplificando el proceso, haciéndolo menos costoso y evitando los errores en casi un cien por cien de las ocasiones.

De todo lo anterior podemos deducir que, además de los objetivos fundamentales y más globales que se enuncian al principio, el sistema resultante debe cumplir y cumple, con los más específicos requisitos siguientes: 1.- La imagen de la “foto” de la manguera debe ser “completa” es decir, debe contener toda la superficie de ésta en toda su longitud (desde un extremo hasta el otro de la manguera) y alrededor de todo su perímetro transversal.

2.- La iluminación no debe crear reflejos ni claroscuros que quemen parte de la imagen por un exceso de luz, ni sombras que dejen demasiado oscuras partes de la imagen, impidiendo ver con claridad si en las mismas existe o no daño.

3.- Las imágenes no deben salir borrosas o movidas debido al rápido movimiento longitudinal de la manguera u otro movimiento que pueda aparecer como vibraciones, viento etc.

4.- Las imágenes obtenidas por las cámaras empleadas, no deben presentar distorsiones debidas al ángulo de visión incidente sobre la superficie de la manguera o por la propia curvatura de la misma, que va vahando sobre un cilindro mientras se separa del eje de visión de la cámara. De forma que al unir todas las imágenes de las cámaras adyacentes la “foto” obtenida, sea continua y no presente irregularidades que tergiversen la interpretación de cualquier daño que pudiera presentar la manguera.

5.- La calidad del conjunto de imágenes obtenidas por las cámaras empleadas debe permitir que, por medio de un software, estas se puedan unir todas fácilmente entre sí, ajustando las líneas de intersección entre imágenes, ajustando la claridad de las mismas y finalmente el factor gamma, balance de blancos y otros parámetros, hasta conseguir una “foto” continua y completa. Para ello, deben introducirse las zonas de guarda adecuadas y ser capaces de unir todo para crear la mencionada “foto”.

6.- También es importante considerar que estamos tratando con un sistema que no suele ser nuevo. Esto significa que, a diferencia de otros sistemas de inspección o detección, el producto a inspeccionar no es homogéneo ni está en perfectas condiciones, libre de manchas, degradación e imperfecciones debidas al uso, sino todo lo contrario. Por lo tanto, cualquier detección siempre estará basada en la obtención de una foto de composición compleja en la que, en un principio, un operador debe poder con sus propios ojos, ver y reconocer en dicha “foto” la existencia de daños, hasta de muy pequeño tamaño. Los daños pueden dar lugar a fugas o mal funcionamiento en general, del proceso de abastecimiento. Eso exige unas condiciones de continuidad y de calidad en el proceso de reconstrucción que no pueden ser obtenidas con los sistemas actuales. Por tanto, el sistema debe aportar algo nuevo en cuanto a calidad y precisión que permita ejecutar esta compleja tarea con eficiencia y con garantía. Aquí no se trata de rechazar algunas unidades de un proceso de producción. Estamos ante una tarea muy exigente de inspección minuciosa que debe evitar un accidente. Las exigencias de calidad son tan grandes que sólo eso, ya haría el problema muy diferente del resto. Sin olvidar que, el sistema, debe poder pasar unas pruebas medioambientales muy estrictas, para su uso aeronáutico.

Con estos requisitos de alto nivel, bajo consideración, surge un sistema que resuelve simultáneamente todos los problemas planteados y que constituye el objeto de esta invención.

El resultado de esta invención, permite que el sistema mantenga la posición relativa del conjunto de cámaras y luces respecto a la manguera, a pesar de los cinco grados de libertad de movimiento que tiene la misma y de su inclinación inicial. Esto lo logra gracias a una serie de elementos móviles que han sido introducidos en su estructura y que dotan al volumen toroidal de cámaras y luces de una movilidad pareja al propio movimiento de la manguera. Así los segmentos estructurales sobre los que se alojan luces y cámaras, siguen al movimiento de la manguera y de esta forma facilitan enormemente la iluminación y captación de imágenes para cada instante del recorrido seguido por ésta en su fase de extensión o recogida. De no ser por este seguimiento de cámaras y luces a la manguera, y de la forma de ¡luminar y obtener la foto, la calidad de las imágenes obtenidas, no podría ser suficiente para que el resultado de la adquisición realizada cumpliera con los requisitos de calidad necesarios.

El sistema, en su implementación más completa, consta de los siguientes elementos:

• Una parte o subsistema electrónico activo, compuesto por: o Un conjunto de cámaras. o Un conjunto de luces para la iluminación de la manguera. Este grupo de luces podrá estar compuesto de elementos generadores de luz en varios ángulos y de diferentes colores, incluyendo luz polarizada.

Estos elementos anteriores irán dispuestos en una especie de anillo o volumen toroidal equidistante de un centro que es el propio eje de la manguera. o Un sistema de control de cámaras y luces que determina cuándo se encienden y apagan cada una de las luces y cuándo cada cámara comienza y termina su tiempo de exposición, junto con el conexionado al avión para recibir órdenes y poder descargar las imágenes, así como una alimentación y el cableado correspondiente de interconexión entre todas sus partes electrónicas. En definitiva, un secuenciador de luces y cámaras controlado por comandos desde el avión.

Este subsistema de control puede ir albergado en una caja de protección o bien en el mismo anillo de cámaras y luces, y conectado al resto del avión, de donde obtiene energía y las órdenes de funcionamiento adecuadas para su configuración, puesta en marcha, parada y descarga de datos. Está integrado principalmente por una unidad electrónica con capacidad de proceso suficiente para controlar eficientemente el encendido de luces y cámaras según se mueve la manguera o El subsistema de control (o bien las propias cámaras mencionadas más arriba), también disponen de una memoria de gran capacidad que almacena las imágenes que cada cámara obtiene en cada disparo y de un bus de comunicaciones que le permite descargar esa información almacenada, de la que se irá obteniendo cada parte de la referida “foto” de la manguera.

• Una estructura mecánica que sujeta y protege los elementos anteriores y los sitúa en ciertas posiciones relativas entre ellos, y que confiere a ese conjunto la capacidad de seguir a la manguera para que las imágenes obtenidas sean de la mayor resolución y calidad. Esta estructura mecánica puede dividirse en las partes siguientes:

- Una estructura básica fijable a una carcasa o cápsula o Pod que comprende:

- Unos elementos estructurales de fijación provistos en sus extremos con una orejetas de fijación a un Pod. Opcionalmente puede contar además con dos pares de piezas estructurales que denominamos inclinadores, montados sobre los elementos estructurales de fijación y que compensan un ángulo inicial que la manguera forma con respecto al eje del Pod, para que el volumen toroidal donde se encuentran cámaras y luces permanezca lo más perpendicular posible al eje de la manguera.

Unas barras de deslizamiento tanto horizontales como verticales, donde las barras de deslizamiento horizontales unen los extremos superiores e inferiores de los elementos estructurales de fijación, mientras que las barras de deslizamiento verticales están montadas sobre las barras de deslizamiento horizontal.

- Opcionalmente puede contar con unos cilindros de baja fricción que se deslizan por las barras de deslizamiento anteriores, facilitando los movimientos horizontales y verticales del sistema por el propio empuje debido al movimiento la manguera, con poco esfuerzo por parte de ésta. El objetivo de las barras junto con los anillos de baja fricción, será que la manguera no necesite realizar una fuerza excesiva en su movimiento natural de (des)/enrollarse del carrete para desplazar a nuestro sistema. Así, éste podrá servirse de la propia manguera para seguirla en sus movimientos horizontales y verticales, al tiempo que las subestructuras de guiado de la misma, de las que se hablará a continuación, impiden que pueda salirse de las barreras que estás tienen. Todo ello para evitar que se cargue a la manguera actual que es la que las tiene que empujar para moverlas y cuya única fuerza a vencer será la de fricción o rozamiento con esas barras y la que los elementos de deslizamiento no puedan evitar (aparte del peso en el caso de las barras verticales).

- Una primera subestructura de guiado que rodea la manguera, que denominaremos fija, y que se mueve con ésta al deslizarse por las barras de deslizamiento gracias a los cilindros de baja fricción que están sujetos a esta primera subestructura de guiado y que se compone de: o Una estructura de soporte para todos los elementos que la componen. o Opcionalmente puede contar con unas ruedas de deslizamiento de muy baja fricción que rodarán sobre la superficie de la manguera y permitirán que ésta empuje y desplace a nuestro sistema. o Unos ejes o barras de sujeción de esas ruedas, que permitirán su giro. o Opcionalmente puede contar con unos patines de movimiento tangencial que facilitan el paso de la manguera o de cualquier protuberancia que ésta pueda contener, incluyendo un casquillo de la misma, sobre todo cuando estos elementos tienen un mayor diámetro que el de la manguera básica. o Un conjunto de muelles que sujetan a la subestructura los patines anteriores y que amortiguan los golpes o “empujones” de la manguera y, o de sus protuberancias.

- Opcionalmente Una segunda subestructura que rodea la manguera, que denominaremos flotante, que se mueve con la manguera y que se compone al igual que la primera subestructura de guiado de: o Una sub estructura de soporte para todos los elementos que la componen. o Opcionalmente puede contar con unas ruedas de deslizamiento de muy baja fricción que rodarán sobre la superficie de la manguera y permitirán que ésta empuje y desplace a nuestro sistema. o Uno ejes o barras de sujeción de esas ruedas, que permitirán su giro. o Opcionalmente puede contar con unos patines de movimiento tangencial que facilitan el paso de la manguera o de cualquier protuberancia que ésta pueda contener, incluyendo un casquillo de mayor diámetro o Un conjunto de muelles que sujetan a los patines anteriores y que amortiguan los golpes o “empujones” de la manguera y, o de sus protuberancias.

- Un volumen toroidal, mencionado antes, para albergar cámaras y luces. Esta especie de anillo se agarrará a la subestructura flotante de guiado en la versión más completa de esta invención o a la subestructura fija de guiado en la versión más básica.

En la versión más completa, ambas subestructuras están unidas entre sí mediante:

- Unos vástagos extensibles soportados por sendas rótulas en sus extremos que van a permitir que la subestructura flotante se mueva respecto a la fija para colocar los vástagos en paralelo con la manguera, y por lo tanto, al anillo de cámaras y luces, perpendicular a la manguera que la seguirá en sus movimientos, independientemente de la posición o inclinación que la misma adopte. Cuando la manguera se mueva en su orientación en un movimiento de cabeceo o guiñada las ruedas que penden de la subestructura colgante la seguirán y darán lugar a un movimiento de inclinación de los vástagos y de la propia subestructura, haciendo que estos vástagos permanezcan paralelos a dicha manguera. Así, las cámaras y las luces se colocarán en una posición constante respecto a la manguera y siempre estarán a la misma distancia y mismo ángulo respecto a la misma, que discurrirá por el interior de las subestructuras y en paralelo con los vástagos.

Para conseguir que las subestructuras se ajusten a la posición de la manguera lo más fielmente posible, al tiempo que no se introduzca un rozamiento importante con nuestro sistema, se han añadido a las ruedas y patines, que se agarran a la subestructura, unos muelles. El objetivo de esos muelles es tensar u obligar a que las ruedas permanezcan tangentes a la manguera en todo momento.

Si la manguera tuviera un radio constante, los muelles podrían sustituirse por unos ejes, pero eso no es así y además existe un casquillo en uno de los extremos de la misma que también tiene que pasar por las subestructuras. Eso significa que las ruedas tienen que separarse significativamente cuando éste pase por cualquiera de las subestructuras. Para que ese casquillo no choque literalmente con las ruedas es importante que el eje de las mismas esté por encima del obstáculo a salvar. Caso contrario, la rueda chocará contra dicho obstáculo, en este caso, el casquillo. Para solucionar este problema, lo razonable es aumentar el radio de la rueda. Sin embargo, en nuestro caso eso no es posible, ya que de hacerlo, la rueda, al separarse hacia afuera debido al casquillo, chocaría contra el interior del Pod en algún momento y eso produciría algún daño que no es aceptable. Para resolver esta situación, se ha introducido el patín que actúa como rueda en parte, permitiendo que el casquillo pase sin problema, ya que su eje de giro está muy por encima de la altura del mismo. Los muelles, permitirán que el patín pase por encima del casquillo y después vuelva a su posición normal, al igual que las ruedas. El patín al hacer de rueda y estar fabricado en un material auto lubricante, como puede ser el teflón, permite perfectamente el paso de dicho casquillo en cualquiera de las dos direcciones posibles. El número de cámaras que necesitamos es bajo (mínimo tres, cuatro en una implementación preferida). Sin perjuicio de que para obtener redundancia y capacidad de absorber fallos (en las cámaras) podamos ampliar este número.

Pero todo lo anterior no es suficiente para resolver de forma óptima la obtención de la “foto”: Nos queda un aspecto muy importante: La forma de ¡luminar la manguera, basada en la capacidad de colocación que tiene este sistema.

La composición y disposición de las luces en relación a las cámaras y la forma de ¡luminar la manguera, le confieren una ventaja indiscutible al invento objeto de este documento y consideramos que es uno de los factores más importantes que también distinguen a esta patente respecto a otros métodos que puedan tener alguna relación con ella.

Hemos encontrado que incluso en mangueras con la superficie muy lisa o incluso pulida, por el roce de su uso habitual, existen sobre la mismas una serie de protuberancias que les confieren una cierta rugosidad que, aunque mínima en algunas zonas, sin embargo es suficiente para que, al ser iluminadas apropiadamente, puedan generar lo que denominamos una estructura de “micro- sombras”. Estas micro-sombras pueden generarse mediante una iluminación que forme al menos un ángulo de 45° con la ortogonal a la superficie de la manguera. Cuando se ilumina así, aparece un efecto colateral, inesperado pero muy deseado, que surgió durante el desarrollo de ciertas maquetas del invento y que constituye una de las características más importantes de esta invención. Se trata de un efecto de micro-sombra que realza la textura de las superficies, amplificando de forma muy interesante cualquier defecto que pueda existir sobre la superficie de la manguera. Este efecto se consigue como hemos dicho, iluminando con cierto ángulo respecto a la ortogonal a la superficie de la manguera al tiempo que la cámara apunta a la misma con un ángulo perpendicular, de forma que las rugosidades que ésta pueda contener en su superficie, generen un patrón que produce la sensación visual de una textura especial sobre la superficie de ésta. Esa textura especial tiene una cierta regularidad salvo por la existencia de algún daño y por lo tanto una irregularidad en dicha textura es claro indicador de un problema de daño en la misma. En definitiva, se produce como una amplificación visual de cualquier defecto que la maguera pueda poseer en su superficie, confiriendo a esta propiedad emergente, de la configuración del sistema, un alto valor para los objetivos que se persiguen, ya que esto facilita de forma excepcional la detección que se pretende con el dispositivo objeto de esta invención.

Además, los focos que empleamos para ¡luminar con el ángulo indicado la superficie de la manguera pueden estar compuestos de rayos de vahos colores según su ángulo de incidencia. Y al cumplir con la condición angular mencionada, generan la textura referida. Además, para una mejor visualización si cabe, esa luz puede polarizarse y complementarse con una polarización de la lente de la cámara, que evitará algunos reflejos residuales que pudieran aparecer por anomalías en la regularidad de la superficie de la manguera en su proceso de fabricación.

Es importante señalar que, normalmente, entre el eje de las cámaras y el plano en el que se encuentran los focos de iluminación, existen vahos ángulos distintos. Al disponer las cámaras y luces en ángulos diferentes respecto a la ortogonal a la superficie de la manguera no sólo mantenemos el efecto anterior sino que además evitamos otros reflejos que generan las zonas más pulidas de la manguera. En definitiva, la solución óptima se encuentra en el empleo de al menos un grupo, compuesto por luces o focos cuyo eje esté inclinado respecto al eje de la cámara, que iluminan la manguera de forma tendente a ser tangencial desde lados opuestos y de forma alternativa y consecutiva, de la zona de la manguera que ve la cámara. Así se evitará que la iluminación de un lado sea compensada por la de otro lado, cuyo resultado sería la desaparición de las mencionadas micro-sombras y con ellas la textura que nos permite detectar fácilmente las roturas.

Para explicar mejor cómo podrían ser varias formas de iluminación compatibles con la condición de inclinación marcada, nos fijamos en la figura 10, si llamamos z al eje de la cámara, debemos ¡luminar la manguera (1 ) en direcciones que no generen reflejos en la misma y que al mismo tiempo iluminen sus superficie de forma lo más tangencial posible, es decir, con un ángulo superior a 45° con la ortogonal a superficie de la misma. Para obtener esto, podemos bien ¡luminar desde la dirección b=0 ó b=90°, (o una combinación de las mismas) tal y como se indican en la misma figura.

Si iluminamos desde b=0, los rayos de luz estarán siempre en un plano paralelo al eje de la manguera y por tanto obtendremos el efecto deseado. Pero debido a la estructura geométrica de nuestro sistema, no podemos ¡luminar en esa dirección exacta, porque tendríamos que alejar la luces infinitamente de nuestras cámaras. No obstante, podemos alejarlas en la dirección b=0, una distancia superior a la distancia entre la cámara y la manguera, con lo que el ángulo de incidencia entre los rayos y el eje de la cámara sería superior a 45° y por tanto cumpliríamos con el objetivo suficientemente bien.

Otra opción que nos brinda esta estructura, (ver figura 10), es poner la cámaras en b=90°, es decir, en un plano perpendicular al eje de la manguera. En este caso, el inconveniente que se presenta es que la manguera, debido a su sección circular, va cambiando el ángulo de la perpendicular a su superficie. Para conseguir en esta situación, el objetivo de que los rayos sean lo más tangentes posible a la superficie de la manguera, debemos considerar que solamente necesitamos que la cámara vea un ángulo de la manguera de alrededor de 100° medido desde el centro de la misma. Entonces podemos colocar luces, en cada lado de la manguera para ¡luminar, desde lados opuestos, su superficie. De esta forma, podemos ¡luminar con un ángulo de nuevo superior a 45° desde cada lado, en la zona de interés. Este segundo modo de iluminación es peor que el anterior pero más viable considerando la geometría de nuestro sistema. Para mantener que la iluminación consiga un ángulo con la ortogonal a la manguera superior o igual a 45° hemos introducido dos puntos de luz, al menos, en cada lado de la manguera (ver figura 11 ). Tenemos, por lo tanto, dos formas de ¡luminar que cumplen con la condición establecida y que van a permitir resaltar cualquier defecto sobre la superficie de la manguera. En nuestra implementación preferida se ha empleado la segunda por razones de simplicidad de diseño.

La iluminación además puede ser mejorada añadiendo una polarización a las luces que iluminan. Esto da lugar a la desaparición de ciertos reflejos debidos a rayos de luz que reflejan en zonas con un ángulo inadecuado. La lente de la cámara deberá también contener un efecto polañzador.

Otra ventaja adicional nos la proporcionaría el hecho de ¡luminar con luz de distinto color dependiendo de la inclinación de los rayos. Eso nos permitiría por un lado visualizar mejor cualquier irregularidad en la superficie de la manguera y por otro, si colocamos un filtro multiespectral en el sensor de las cámaras, también nos resaltaría un daño en la superficie de la manguera que reflejaría de forma diferente al resto de la zona.

Con la solución objeto de esta invención se consigue por un lado posicionar las luces y cámaras en una posición constante respecto a la manguera a inspeccionar y una mejora sustancial en la iluminación y calidad de la imagen que se obtiene de la superficie de la misma, que permiten detectar los daños de una forma más sencilla y más evidente. Ambas en conjunto, permiten obtener la superficie completa de la manguera con una nitidez, un detalle y una resolución de muy buena calidad, cualidades más que suficientes para alcanzar el objetivo pretendido.

Los focos se disponen de manera que pueden ¡luminar la superficie de la manguera a inspeccionar, y habrá un número de focos determinados asociados con cada cámara (aunque no estén localizados en una posición adyacente a ésta), es decir, cuando una cámara vaya a capturar un fotograma serán un determinado número de focos los que iluminen de manera sincronizada las zonas de interés a captar por esa cámara, siendo dicha asignación de los focos a las cámaras, fija. Esta funcionalidad recae sobre el secuenciador, que se encuentra en la controladora, que forma parte del sistema.

Al final se conforma un puzle de fotogramas de la superficie desplegada de la manguera en la que se hace necesario realizar un ajuste en las intersecciones, o zonas de guarda, para obtener una “foto” homogénea y continua.

PROCEDIMIENTO DE INSPECCIÓN

Hay dos aspectos previos, que hay que considerar dentro del procedimiento de inspección, que tienen que ver con la forma en la que vamos a tomar las imágenes desde las cámaras y cómo las vamos a unir o fusionar entre ellas para obtener la “foto”:

1.- El orden de fusionar las imágenes de las cámaras: Las imágenes de las cámaras son primero obtenidas y luego fusionadas con imágenes de la misma cámara (en el sentido longitudinal) y con las imágenes de las cámaras adyacentes (sentido transversal). El orden de la fusión dependerá del software empleado y de la conveniencia de éste por un orden u otro, en cuanto al tratamiento que debe realizar sobre las imágenes para unirlas. Podemos primero fusionar cámaras adyacentes para obtener un anillo periférico de la superficie de la manguera y después unir todos esos anillos longitudinalmente para obtener la “foto” o bien unir las imágenes de cada cámara longitudinalmente para obtener tiras de la “foto” que luego uniremos transversalmente para lograr la “foto” final. Antes de llevar a cabo, durante el vuelo, el proceso de adquisición, es necesario realizar una calibración de las cámaras y un ajuste entre cámaras adyacentes con el fin de suavizar la fusión entre ellas. Los parámetros intrínsecos de cada cámara deben ser obtenidos para reducir distorsiones debidas a artefactos de las lentes y sensores, cosa que se puede realizar en fábrica y almacenar dichos parámetros dentro de la memoria de cada cámara. También en fábrica, unos parámetros de escala y de ganancia deberán ser obtenidos y almacenados para mejorar la fusión posterior de imágenes. 2.- Para simplificar y acortar en el tiempo, la operación de obtención y composición de imágenes, vamos a agrupar las cámaras en conjuntos, en los que las iluminaciones que necesiten no interfieran entre ellas. Para ¡luminar y tomar las imágenes de cada anillo, primero dividimos su superficie en zonas que corresponden a cámaras diferentes y cuya iluminación no interfiere con la correspondiente a otra cámara. Agrupamos esas cámaras entre sí e iluminamos todas las zonas, que serán disjuntas, para adquirir imágenes con todas esas cámaras del conjunto, al mismo tiempo. De esta forma, el tiempo de muestreo correspondiente a cada anillo es dividido solamente en tantas partes como conjuntos de cámaras agrupadas en los que se han dividido el total de cámaras. Puesto que no podemos muestrear todos conjuntos al mismo tiempo, eso significará que las imágenes tomadas para los diferentes conjuntos al ser unidas, no coincidirán, ya que estarán desfasadas en el tiempo. Ese desfase es tomado en cuenta a la hora de proceder a su fusión en un anillo completo.

Una vez elegido el método de proceder para obtener el cilindro de la imagen de toda la manguera, este cilindro deberá cortarse por un plano paralelo al eje de la manguera, que lo incluya. Es decir, el corte será por una de sus generatrices, para obtener un desarrollo de la superficie lateral de ese cilindro en forma de rectángulo, que será el que constituirá la “foto” de la manguera, que se desea obtener. Según eso, la parte de arriba de la “foto” coincidirá con la parte de debajo de la misma.

Vamos a considerar que la manguera, en su recogida o extensión, tiene una velocidad lineal V mm/s y que la lente y la distancia de las cámaras a la misma son tales que la longitud del fragmento longitudinal que dichas cámaras adquieren en cada fotograma es de l milímetros, que corresponde a rh píxeles que es la resolución del sensor de imagen de la cámara en el mismo sentido longitudinal de la manguera. Eso significa que a cada milímetro en la superficie de la manguera le corresponden en la cámara — píxeles. Este cálculo debemos hacerlo para la parte de la manguera que está más cercana a la cámara, que es el caso peor. Para que el movimiento de la manguera no afecte a la nitidez de la imagen obtenida en cada cámara, vamos a impedir que la misma se mueva durante el tiempo de exposición te, más de un orden de magnitud por debajo de la distancia entre dos píxeles. Según eso:

El número mínimo de imágenes por segundo f.p.s., a tomar por cada cámara, de forma que haya al menos una zona de guarda de un 10% de la imagen, (lo que permitirá un 5% de solape por cada lado), será:

Si la longitud en milímetros de la manguera es L, el tiempo de grabación será de:

L

T

V

Y el número de fotogramas captados por cada cámara:

N = f.p.s.· T

El procedimiento de inspección será el siguiente:

- Despliegue o extensión completa de la manguera en vuelo.

- Comienzo de la operación de recogida o extensión total de la manguera en vuelo.

- Al mismo tiempo que comienza la operación del punto anterior, y para cada conjunto de cámaras en los que hemos dividido el total de ellas, según el criterio anterior de que sus luces no interfieran entre sí, arrancamos el disparo de las luces del primer conjunto sincronizado con la captura de fotogramas por cada cámara del conjunto. Este proceso de captura se va a repetir para cada conjunto de cámaras.

- Repetimos el proceso anterior para cada sección de la manguera, que denominamos anillo de manguera y que es un cilindro que refleja la imagen externa de un tramo de manguera en todo su alrededor. Este proceso se realiza a una frecuencia de f.p.s. veces por segundo.

Es importante que las luces correspondientes a cada cámara guarden los ángulos adecuados con el eje de la misma, tal y como se ha explicado con anterioridad, con el fin de obtener el efecto requerido. La duración del tiempo de encendido de las luces adecuadas, será de vahos milisegundos. La duración de la adquisición de cada cámara será de unos microsegundos hasta unas decenas de microsegundos, todo ello dependiendo de la sensibilidad del sensor de imagen y de la intensidad de las luces empleadas así como de su tiempo de encendido. Como se ha indicado, los fotogramas obtenidos por los distintos conjuntos de cámaras para un anillo de imagen dado, estarán desfasados, en el sentido que no corresponden al mismo instante de tiempo. Para la fusión adecuada, deben realizarse ajustes de intensidad, de gamma, balance de blancos y además otras operaciones de ajuste de imagen en las fronteras con las fotos adyacentes.

- La imagen de las cámaras es almacenada en la Memoria. Esta imagen puede ser sometida a un proceso de compresión del tipo H.265 (o similar) para reducir su tamaño, siempre que dicho proceso no degrade la imagen de forma apreciable.

- Cuando la manguera haya terminado de recogerse, la controladora lo indica y termina tanto el encendido de luces como la adquisición por parte de las cámaras.

- El sistema se detiene a la espera de la orden de descarga de los datos de la memoria para su posterior procesado y composición de la “foto”.

Obtenida la “foto”, un operario podrá visualizarla paso a paso en una pantalla, y será capaz de verificar si alguna parte de la manguera está dañada.

Hay que considerar que el sistema y el procedimiento pueden ser redundantes, es decir, se coloca una segunda tanda de cámaras y luces intercaladas entre las anteriores con un desfase entre cámaras consecutivas. Por ejemplo para el caso de cuatro cámaras adicionales, sería de 45°. Así se procedería a la captura de un segundo juego de imágenes, de manera que se aseguraría una captación veraz de la superficie de la manguera con cualquiera de los dos subsistemas intercalados entre sí, con la ventaja de que si una o más cámaras pertenecientes a un subsistema fallan, seguiremos teniendo información suficiente para obtener la “foto”.

También podemos polarizar la luz procedente de los focos y también podemos poner un filtro polarizador delante de las lentes de las cámaras. Esto nos asegura las direcciones de los rayos y el filtrado de aquellos no deseados, obteniendo una mejora en la evitación de reflejos y brillos.

Igualmente podemos emplear luces de diferentes colores con direcciones diferentes que harán que elementos o partes de la superficie de la manguera que se salgan de la disposición normal, presenten un color diferente y pongan así más fácilmente de manifiesto cualquier irregularidad de la misma.

Bien las cámaras, bien la unidad de procesamiento, pueden tener incluida la capacidad para comprimir las imágenes procedentes de las cámaras con el fin de reducir la cantidad de información necesaria para recomponer la “foto” de la superficie de la manguera.

El sistema puede comprender un programa que compone la “foto” de la superficie de la manguera, a partir de las imágenes captadas por las diferentes cámaras.

El sistema también puede comprender un programa que analiza la “foto” de la superficie de la manguera y detecta los puntos críticos de daños y roturas que pueden existir sobre la misma.

El sistema para evitar picos de corriente desde los generadores del avión puede comprender un conjunto de supercondensadores que almacenan energía de forma continua y se la suministran a las luces cuando éstas lo necesitan.

Haciéndolo de la manera propuesta, se logra una alta eficiencia, ya que la captura de fotogramas se realiza durante el proceso de recogida o desplegado en vuelo de la manguera. No se requiere la intervención de personal especializado y no puede dañarse en el proceso, ya que se realiza en el aire. Tras el proceso de descarga y composición, solamente es necesaria una inspección visual en una pantalla por un operario. El proceso final, es más económico, seguro y sencillo. Además, el resultado obtenido permite un ulterior tratamiento digital para automatizar esta inspección.

Salvo que se indique lo contrario, todos los elementos técnicos y científicos usados en la presente memoria poseen el significado que habitualmente entiende un experto normal en la técnica a la que pertenece esta invención. En la práctica de la presente invención, se pueden usar procedimientos y materiales similares o equivalentes a los descritos en la memoria.

A lo largo de la descripción y de las reivindicaciones, las expresiones “comprende” o “está compuesto de” y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención.

EXPLICACION DE LAS FIGURAS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente.

En la figura 1 , podemos observar una representación esquemática del corte transversal de un carrete (2) sobre el que se enrolla/desenrolla la manguera (1 ).

En la figura 2, podemos observar un corte transversal de un “Pod” (3) con los elementos más significativos que actúan en su interior. El carrete o tambor (2) donde se enrolla la manguera (1 ) y la cesta (4) al final de la manguera (1 ). En la figura 3 se muestra más ampliada, una vista frontal y un alzado del carrete (2) y de la estructura de nuestro sistema de posicionamiento y obtención de imágenes que se monta en el interior del Pod (3).

En la figura 4 aparecen representados, de forma esquemática, la inclinación (a) y los distintos tipos de movimiento o grados de libertad que tiene la manguera y que son los causantes de la complejidad del sistema para conseguir una posición relativa constante respecto a la misma.

La figura 5 muestra la manguera dividida en fotogramas (31 ) que deberán ser unidos tanto transversalmente como longitudinalmente para obtener la “foto” de la misma.

En la figura 6 se muestra la estructura objeto de esta invención, desde un punto de vista frontal.

En la figura 7 aparecen representados alzados y en perspectiva, los patines (15, 17) del sistema.

En la figura 8 se muestra el sistema objeto de esta invención, representado con una perspectiva lateral.

La figura 9 resalta dentro de dos elipses, las subestructuras de guiado del sistema, una primera subestructura de guiado (13) que es fija, a la izquierda, y una segunda subestructura de guiado (16) que es colgante a la derecha. Ambas permiten que el anillo de cámaras y luces se mantenga perpendicular a la manguera.

En la figura 10 se muestra un esquema cartesiano de la manguera (1 ) y las distintas direcciones relativas de cámara y luces. La figura 11 muestra cuatro conjuntos de luces (23) empleados para ¡luminar la zona de interés de la manguera (1 ) para una determinada cámara (22).

La figura 12 muestra un diagrama del sistema electrónico de la invención y del conexionado respecto a señales y alimentación (35) procedente del avión.

La figura 13 muestra esquemáticamente cómo sería un vástago (9), de unión entre las subestructuras de guiado.

La figura 14 nos muestra un corte transversal al eje de la manguera (1 ), que recoge los elementos que forman parte de una subestructura de guiado.

La figura 15 izquierda muestra un alzado de un corte longitudinal de la manguera (1 ) donde se aprecia el casquillo (38) y dos posiciones de la rueda (19), el patín.

La figura 15 derecha muestra las dos posiciones de ruedas y casquillos cuando pasa respectivamente la manguera y el casquillo por la subestructura.

Al final de la descripción de la realización preferente de esta invención, en este documento, se añade una lista con la denominación de los elementos de las figuras con el fin de facilitar la búsqueda y la localización de cada uno de ellos.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN.

A la vista de las figuras, se describe seguidamente un modo de realización preferente de la invención propuesta. Sin carácter limitativo, ésta pretende explicar la realización de una implementación específica y funcional de la misma con el objeto principal de ¡lustrar más en detalle, las propiedades que caracterizan esta invención.

En la figura 1 podemos observar un carrete (2) sobre el cual se enrolla y desenrolla una manguera (1 ). Este carrete se encuentra ubicado en el interior de una carcasa o cápsula, donde se aloja la manguera (1) que en adelante denominaremos Pod, que a su vez se coloca generalmente bajo el ala de un avión. El avión así configurado, puede denominarse “tanquero” y suministrar combustible a otros aviones mediante el método de manguera y cesta.

La figura 2, muestra la parte interior de un Pod (3), al que hemos fijado interiormente el sistema objeto de esta invención y por el que discurre la manguera (1). Buscamos el movimiento de enrollado y desenrollado de la manguera (1 ) durante el vuelo, para que, durante dicho proceso, el sistema pueda adquirir la información de la superficie de la misma.

El sistema objeto de la invención, tal y como se muestra en la figura 3, se sujeta interiormente al Pod (3) mediante unas orejetas (12) que se atornillan en su interior sobre las que fijan unos elementos estructurales de fijación (10) a través de la cual va a pasar la manguera (1 ) en toda su longitud.

El sistema consta de un conjunto de cámaras (22) y de luces (23) dispuestas en un anillo alrededor de la manguera (1 ). El objetivo del sistema es conseguir una calidad muy alta en las imágenes que obtiene de la manguera (1) y una gran regularidad, en cuanto a la imagen y al grado iluminación que cada cámara obtiene de ésta. Para ello, un objetivo principal del sistema es mantener esas cámaras (22) y luces (23) siempre a la misma distancia de la manguera (1 ).

Debido a la entrada (o salida) de la manguera en el carrete, dentro del Pod, aparece un ángulo de inclinación (a) con relación a un plano ortogonal al eje de la manguera (1 ), como consecuencia de su ángulo de entrada (o salida) a dicho carrete (2), (ver a en figuras 3, 4 y 9).

Además, la posición de la manguera (1 ) se va a desplazar tanto en la dirección horizontal (H) (para permitir varias vueltas en el carrete) como en la dirección vertical (V) (para permitir varios niveles sobre el carrete, con diferentes radios de enrollamiento en el mismo). Así se muestran los hechos anteriores en las figuras 3, 4 y 9, con el ángulo (a) y en la figura 4 con las flechas (H) y (V). O sea, que tenemos un ángulo fijo de inclinación y dos movimientos diferentes de la manguera (1 ) respecto al Pod (3), que consideraremos como nuestra referencia fija.

También, y como consecuencia de la aerodinámica exterior y de las maniobras del avión tanquero, y por otra parte, por el diferente ángulo de giro de la manguera en el carrete, la cesta (4) puede realizar una fuerza tirando en diferentes direcciones de la manguera (1 ) y cambiar su dirección respecto a la de salida del carrete. Este cambio en la dirección del movimiento de la cesta (4) puede ser en vertical o cabeceo (P) o en horizontal o guiñada (R) según se indica en la misma figura 4. Tenemos, pues, dos movimientos o grados de libertad más.

En resumen, según lo anterior, tenemos un ángulo fijo inicial (a) y cinco grados de libertad correspondientes a los cuatro anteriores (H), (V), (P), (R), junto con el propio movimiento longitudinal (L) de la manguera en su proceso de recogida/extensión y además la variación de la misma en cuanto a su radio como sucede cuando el casquillo tiene que pasar por el sistema.

Tal y como se ha establecido, el objetivo de nuestro sistema para preservar un alto grado de calidad en las imágenes recogidas, es mantener a las cámaras (22) y a las luces (23) en una posición relativa fija respecto a la manguera. Por tanto, el sistema objeto de esta invención compensará todos los movimientos e inclinación anteriores y lo hará de la forma siguiente:

Para compensar la inclinación a fijada por la salida del carrete, el sistema consta de dos pares de brazos (5) de diferentes longitudes que confieren esa inclinación al resto del sistema (figuras 8 y 9).

Para compensar los movimientos en horizontal (H) y en vertical (V), el sistema consta de una primera subestructura de guiado (13), con forma octogonal (ver figura 9) en esta implementación preferente, en la que se han dispuesto cuatro ruedas (19), con una inclinación axial hacia el eje de la manguera de 90° de diferencia de una respecto a la siguiente, todas con sus ejes (20) (figura 7) perpendiculares al eje de la manguera. Las ruedas tienen como misión “rodar” sobre la superficie de la manguera (1) con el fin de hacer que la subestructura siga el movimiento de ésta. Los muelles (8) que las sujetan tienden a colocarlas en el centro de la subestructura haciendo que la misma siga de esta forma a la posición de la manguera. Un corte puede verse en la figura 14, donde cuatro ruedas (19) correspondientes a esta implementación preferente, ruedan por encima de la manguera (1 ) haciendo que el conjunto muelles-ruedas la abrace y que la subestructura siga a la manguera (1 ).

El objetivo de esta primera subestructura de guiado (13) es por un lado permitir que la manguera discurra por su interior con el mínimo rozamiento posible, de ahí las ruedas (19). Pero también se persigue que la manguera (1 ) al desplazarse horizontal (H) y verticalmente (V), empuje a esta subestructura y la mueva de forma pareja a la misma. Como se ha adelantado, para intentar ajustar esta subestructura lo más posible a la manguera (1) se han añadido unos muelles (8). Y para considerar la posibilidad de que el diámetro de la misma pueda vahar, como es nuestro caso, debido a la existencia de un casquillo, aumentando considerablemente, se han introducido unos patines (15). Estos aumentan funcionalmente el radio de la ruedas y producen el mismo efecto que éstas, de seguir a la manguera, para el caso de un mayor radio de la misma. El funcionamiento de estos patines (15) es muy similar al de las ruedas (19) y aunque estos no pueden rodar como las primeras, sin embargo si pueden girar para permitir que un abultamiento de la manguera pase por el centro de la subestructura. Si no pusiéramos estos “patines” (15) y para evitar que el abultamiento bloqueara la rueda (19), deberíamos aumentar el radio de la misma. Esto no es viable en nuestro caso ya que al separarse estas ruedas del centro de la subestructura, debido a un abultamiento de la manguera su gran diámetro daría lugar a que las mismas chocaran con el interior del Pod (3) haciendo inviable esta implementación del sistema. Eso no sucede con los patines (15) como se ha ¡lustrado en la imagen derecha de la figura 15. En la misma, a la izquierda, se puede observar como el patín puede superar el obstáculo del casquillo y cómo, si no pusiéramos los patines (15), el casquillo, que tiene una altura en el momento de chocar contra la rueda cercana a su radio, produciría un bloqueo de ésta y probablemente un problema de rotura de alguno de los elementos del sistema. En la figura 15, a la derecha, pueden verse las dos posiciones en las que estarán los patines. La primera corresponde al paso de la manguera y la segunda al paso del casquillo.

Los patines (15, 17) deben ser de un material liso y pulido, que no se pueda enganchar con el casquillo. Podría valer el teflón que es auto lubricante u otro similar que soporte los rangos de temperatura requeridos.

Obviamente cada patín (15), tiene el mismo eje (20) que su correspondiente rueda y constan de unos enganches (21 ) para cada uno de los muelles (8) (figuras 7 y 14).

Para que esta primera subestructura de guiado (13) pueda moverse en horizontal y en vertical (figuras 6, 9 y 14) se han dispuesto en la estructura de nuestro sistema, unas barras horizontales (7) y verticales (14) que junto con unos cilindros de bajo rozamiento (6) y (11 ) colocados en la subestructura de guiado, permiten a ésta moverse en esas dos direcciones H y V con el mínimo esfuerzo por parte de la manguera (1 ).

Gracias a esta primera subestructura de guiado (13), los movimientos en horizontal (H) y vertical (V) son compensados y si colocásemos el anillo (18) de cámaras (22) y luces (23) sujeto a esta subestructura, dichos movimientos ya no les afectarían (en cuanto a mantener su posición relativa fija respecto a la manguera) puesto que las guías harán que la subestructura se mueva con los desplazamientos de la manguera.

Pero con el fin de obtener una calidad de imágenes todavía mejor, se ha considerado el movimiento aerodinámico de la cesta (4) que cambia la dirección de la manguera a su salida del carrete (2) y también se ha considerado el cambio del radio de recogida de la manguera debido al aumento de vueltas en el carrete (2) de la misma.

Para compensar los dos cambios (P) y (R) que estos movimientos pueden producir, se ha empleado (véase la figura 9), una segunda subestructura de guiado (16) también con ruedas (19) muy similar a la primera subestructura de guiado (13), que también seguirá a la manguera (1 ), pero que al estar colgada de la primera subestructura de guiado (13) (que hemos denominado fija) conferirá a unos vástagos (9) de muelle que la unen con ella, la misma orientación que la de la manguera (1 ) compensando esas desviaciones como se pretendía. El anillo (18) donde se encuentran las cámaras (22) y las luces (23), estará sujeto a los vástagos (9) de unión entre ambas subestructuras en esta implementación más completa de esta invención.

Como se ha adelantado antes, para unir la primera subestructura de guiado (13) y la segunda subestructura de guiado (16) entre sí y para permitir que la segunda subestructura de guiado (16) se mueva respecto a la primera subestructura (13), se han introducido unos elementos de fijación entre ambas. En esta forma de realización son cuatro, y los hemos denominado vástagos (9) de subestructura. Están compuestos por un elemento extensible como puede ser un muelle (37) que se fija a sendas rótulas (36) fijadas a cada subestructura (ver figura 13).

Ahora los movimientos de cabeceo (P) y guiñada (R) de la manguera son compensados con la subestructura colgante de guiado (16) y en todo momento, las cámaras (22) y luces (23) se moverán parejas a la propia manguera (1 ) compensando también esos movimientos.

Así pues, tenemos dos implementaciones potenciales de esta invención, la primera implementación con solamente la primera subestructura de guiado (13) o subestructura de guiado fija. La segunda implementación, añadiendo la segunda subestructura de guiado (16) o subestructura de guiado colgante (13), más completa que la primera al contemplar la compensación de estos dos movimientos (P y R) adicionales de la manguera.

También debemos considerar el movimiento de la manguera en el sentido longitudinal a la misma (Figura 4)(L). Para compensar ese movimiento, lo que el sistema hace es tomar fotogramas con cada cámara a muy alta velocidad, de forma que, en el lapso de tiempo en el que eso se produce, el movimiento de la manguera (1 ) sea despreciable. Estamos hablando de algunos microsegundos. Para poder obtener una imagen de calidad en ese pequeño intervalo de tiempo, necesitamos las luces (23) de alta intensidad de las que consta nuestro sistema.

Además, el sistema (ver figura 12) cuenta con un módulo de control (24), en nuestro caso formado por un microcontrolador (MCU) y unos componentes periféricos, programado para enviar un comando de encendido, por un bus de control (34) a las luces (23) y a las cámaras (22), de manera que las imágenes de la manguera (1 ) sean adquiridas en toda su longitud y que dependerán de la velocidad de esta en su recogida. Este módulo de control (24) está alimentado por un módulo de adaptación o conversión (26) de la tensión del avión (35) quedando unido el módulo de control (24) desde la unidad de adaptación o conversión (26) mediante una primera conexión (27) mientras que el conjunto de cámaras (22) y luces (23) reciben la alimentación desde la unidad de control (24) mediante una segunda conexión (28). La unidad de control (24) dispondrá además de una memoria que almacenará la información de los fotogramas adquiridos y que los enviará oportunamente al punto de descarga (25) a través de un bus de alta velocidad (29).

La manguera (1 ) es fotografiada por las cámaras (22) para obtener los fotogramas (31) (figura 5), que, con las zonas de guarda perimetrales adecuadas, permiten componerlos para cada instante de tiempo y generar un anillo (32). Estos anillos, están formados por tantos fragmentos como cámaras. En cada fragmento se eliminan las redundancias de las zonas de guarda y se unen con los fragmentos adyacentes para formar una imagen perimetral competa de la manguera (1 ) para un segmento temporal dado. En la realización mostrada, el número de cámaras y fragmentos es de cuatro. Son muestreados a suficiente velocidad como para permitir unas zonas de guarda en el eje longitudinal entre ellos. Estas zonas de guarda, de nuevo, no son sino la repetición de parte de la imagen de la manguera al final de un anillo y comienzo del siguiente y permiten asegurar la continuidad de la foto. Para realizar la composición de todos los anillos de la manguera se eliminarán estas nuevas zonas de guarda y se generará la “foto” con una calidad de muy alto nivel gracias a la arquitectura de este sistema.

Para obtener la foto, también es importante (ver figura 5) considerar que la manguera tiene pintadas sobre su superficie, líneas longitudinales (30) y que además es de varios colores como el blanco (31 ) y el negro (33). Para conseguir que estos colores tan dispares, en cuanto a la reflexión de la luz que reciben de los focos, no quemen los fotogramas ni los dejen demasiados oscuros, es importante determinar el nivel adecuado de iluminación, que gracias a este diseño permanecerá constante a lo largo de toda la operación. Así mismo, hay que evitar los reflejos y hay que obtener el efecto de micro-sombras explicado con anterioridad.

En nuestra implementación preferente, la colocación de las luces se realiza de una forma híbrida a las explicadas anteriormente. Eso gracias a que cuanto más nos aproximamos al modo 1 , más podemos levantar las luces y mejor será el ángulo obtenido, siempre por encima de los 45°. Podemos alejar un poco las luces de las cámaras en el eje de la manguera, lo que nos permitirá levantarlas un poco y cumplir el requisito del ángulo superior a 45° con más facilidad. Se puede ver la colocación preferida de cámaras y luces en la figura 11 . En dicha figura puede observarse cómo la superficie a adquirir de la manguera para la cámara superior, está iluminada por cuatro luces desde lados y ángulos opuestos. Los rayos de luz forman con la ortogonal a la superficie de la manguera, un ángulo superior a 45° en toda la zona que dicha luz pretende ¡luminar. Es importante también que no se interfieran entre sí, ya que esto podría eliminar el efecto de creación de micro-sombras que se pretende. En nuestro caso, cada cámara adquiere una superficie angular de la superficie de la manguera de unos 100°. De éstos, 10° corresponden a las zonas de guarda. 5 ^o por cada lado, para la intersección con las cámaras contiguas. Quitando esas guardas, restan 90° que las luces iluminan de la forma siguiente, empezando de derecha a izquierda: Los primeros 90 4 los ilumina la luz o conjunto de primeras luces 23-1 . Estas primeras luces 23-1 están colocadas a la izquierda de la propia cámara 22, en una vista frontal. El segundo cuarto está iluminado por unas segundas luces 23-2. El tercer cuarto así como el último, que representan al rango desde 45° hasta los 90° del total, son iluminados de forma similar y simétrica a como se ha realizado para la primera mitad del rango total. En la figura se observan unas terceras luces 23-3 y unas cuartas luces 23-4 que realizan esta función. Entre los cuatro grupos de luces obtenemos la iluminación total de la zona correspondiente a la cámara 22 de la figura 11 , disponiéndose tantos grupos de cámaras (22) y luces asociadas como para poder captar toda la superficie perimetral de la manguera. Si además en el eje longitudinal a la manguera desplazamos el anillo de luces respecto al de cámaras, obtendremos un mejor resultado de iluminación y creación de micro-sombras como es deseado.

Ninguna de las luces ubicadas para la iluminación de la cámara (22) de la figura interfieren geométricamente con las luces que se necesitan para una cámara contigua. De esa forma, si repetimos la imagen de la figura 11 para cada una de las tres cámaras restantes (girando la posición de cámara y luces 90°, tres veces), tendríamos el conjunto total de luces y cámaras necesarias para tomar la imagen de un anillo de la manguera. El resultado de eso puede verse en la misma figura 11 , a la derecha y abajo.

En resumen, para conseguir todos los objetivos anteriores, la base de esta invención se halla en la disposición geométrica propuesta que, teniendo que ser compatible con la geometría actual de los Pods, debe permitir un seguimiento adecuado de la manguera y una iluminación y toma de imágenes que cumpla con todo lo anterior. Esto se consigue eficientemente con la solución e implementación aportadas.

El hecho de poder realizar la inspección durante la recogida de la manguera en vuelo, constituye una novedad de relevancia que reviste una serie de ventajas como ahorro de tiempo, poder evitar la rotura de la misma en el proceso de arrastre sobre el suelo durante la extensión y recogida en tierra, evitar el error humano, etc. Pero quizás, la más importante, es de nuevo la capacidad para detectar un daño en la manguera. El control hidráulico del combustible de la manguera consta al menos de dos válvulas al principio y al final de la manguera. Si mantenemos cerrada la del final donde se encuentra la cesta, por no tener ninguna conexión al avión receptor, y abrimos la válvula del principio, la presión del combustible dentro de la manguera aumenta y si existe alguna fuga podrá ser captada por alguna de las imágenes tomadas, en el procedimiento de análisis de la “foto”. Todo esto sin menoscabo de la detección de daños señalada anteriormente.

En tierra esta parte del procedimiento es inviable, por seguridad. En este sentido, puede ser interesante tener una vista en tiempo real de las cámaras (22) en cabina para una detección de fugas en la manguera (1).

La figura 14 nos muestra un corte transversal al eje de la manguera (1 ) que recoge los elementos que forman parte de una subestructura de guiado, como el volumen toroidal (18) con cámaras (22) y luces (23) y los muelles (8) encargados de ajustar las ruedas (19) y los patines (15) de ajuste a la manguera (1 ). En la figura 15 se observa de qué manera, dichos patines y ruedas (19) pueden separarse en el caso de que aparezca una protuberancia alrededor de la manguera como es el caso de un casquillo (38) que abrace la manguera (1 ), aumentando de forma significativa su radio exterior.

La figura 15 izquierda, muestra un alzado de un corte longitudinal de la manguera (1 ) donde se aprecian las ruedas (19), y los patines junto con el casquillo (38) o abultamiento de la manguera. Como puede apreciarse, la rueda por sí misma, no sería capaz de sobrepasar al casquillo, ya que su radio es del mismo orden que la altura que este casquillo (38) le presenta como obstáculo. Sin embargo, gracias al patín, el casquillo (38) pasará sin problema. El patín actúa como rueda de radio mayor sin el problema de ocupar en altura el espacio que una rueda de tales dimensiones necesitaría en caso de estar completa.

PROCEDIMIENTO DE INSPECCIÓN

El procedimiento de captura de imágenes e inspección, para el sistema de posicionamiento de cámaras y luces para inspección de mangueras con inclinación y movimientos transversales, verticales y horizontales, de cabeceo y guiñada y longitudinales anteriormente descritos, que compensa dichos movimientos con el fin de obtener una foto de muy alta calidad, comprende las etapas que se describen a continuación.

Para el caso de esta implementación preferente en la que tenemos cuatro zonas de iluminación, una para cada cámara, podemos agruparlas en dos conjuntos: Un primer conjunto formado por las cámaras superior e inferior.

Y otro conjunto el correspondiente a las cámaras izquierda y derecha.

Así pues, cada muestreo de la superficie de la manguera lo dividimos en dos fases, una para cada conjunto de los establecidos. La primera cámara (22) del primer conjunto, la superior, tiene un ángulo de superficie de manguera, respecto al centro de ésta, de 100°, que es iluminado por cuatro grupos de luces (23-1 , 2, 3, y 4) según aparece en la figura 11 . Para completar el conjunto, esta parte del anillo se suma a la otra simétrica que corresponde a la cámara (22) inferior, de otros 100°, que sería iluminada por otros cuatro grupos de luces simétricas a las correspondientes a la cámara de arriba. Ambas zonas iluminadas, no tienen ninguna parte común sobre la superficie de la manguera y pueden ser iluminadas al mismo tiempo sin interferirse entre sí. Así formamos el primer conjunto al agrupar estas zonas de iluminación de la cámara superior y a la inferior. Análogamente, formamos el segundo conjunto con las luces correspondientes a las cámaras izquierda y derecha.

El procedimiento es el siguiente:

- Despliegue completo de la manguera en vuelo.

- Comienzo de la operación de recogida de la manguera en vuelo.

- Al mismo tiempo que comienza la recogida de manguera, arrancamos el disparo de las luces del primer conjunto sincronizado con la captura de fotogramas por cada cámara del conjunto. Este proceso de captura se va a repetir para cada conjunto.

- Repetimos el paso anterior para cada sección de la manguera, o anillo de manguera con una frecuencia de f.p.s.

- Cuando la manguera haya terminado de recogerse, la controladora lo indica y termina tanto el encendido de luces como la adquisición por parte de las cámaras.

- El sistema se detiene a la espera de la orden de descarga de los datos de la memoria para su posterior procesado y composición de la foto.

Denominación de los elementos de las figuras:

1. Manguera

2. Carrete

3. Pod

4. Cesta

5. Brazo de inclinación previa

6. Cilindro de deslizamiento por barra horizontal

7. Barra de deslizamiento horizontal

8. Muelle de patín

9. Vástago de unión de subestructuras

10. Estructura de soporte y agarre al Pod

11. Cilindro de deslizamiento vertical

12. Orejetas de enganche del sistema al Pod

13. Subestructura de guiado fijada a la estructura

14. Barra de deslizamiento vertical

15. Patín de ajuste a manguera de la subestructura fijada a la estructura

16. Subestructura colgante de guiado 17. Patín de ajuste a manguera de la subestructura colgante

18. Caja o volumen toroidal con cámaras y luces

19. Rueda de patín

20. Eje de ruedas de patín

21 . Enganche de muelle

22. Cámara

23. Luz

24. Unidad de Control

25. Sistema de cabina del avión

26. Alimentación

27. Línea de alimentación a la unidad de control

28. Línea de alimentación a Cámaras y luces

29. Bus de comunicaciones con el avión

30. Franja longitudinal de la manguera

31 . Imagen de una cámara

32. Anillo de imagen

33. Zona de color de la manguera

34. Línea de control de cámaras y luces

35. Alimentación desde el avión

36. Rótula

37. Muelle de vástago

38. Casquillo (abultamiento de la manguera)

Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, se hace constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba, siempre que no altere, cambie o modifique su principio fundamental.